安徽省2020年中考物理總復(fù)習(xí) 模塊四 力學(xué) 微專題二 動(dòng)態(tài)杠桿分析

微專題二　動(dòng)態(tài)杠桿分析 從我省近5年中考真題來看,杠桿是必考點(diǎn),動(dòng)態(tài)杠桿分析又是高頻考點(diǎn),多出現(xiàn)在選擇題或填空題中。杠桿的動(dòng)態(tài)主要是指杠桿的支點(diǎn)、力、力臂中的某一個(gè)或幾個(gè)條件變化引起相關(guān)的力臂、作用力大小發(fā)生變化。 分析杠桿動(dòng)態(tài)問題的物理原理是杠桿的平衡條件,解題時(shí): ( 1 )要合理建立杠桿模型、找出杠桿相應(yīng)的支點(diǎn),畫出作用力示意圖及力臂。 ( 2 )列出杠桿平衡條件原理式,一般來說以上要素中變化的量不會(huì)多于兩個(gè)。 ( 3 )結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)分析原理式中的變量,判斷杠桿是否平衡以及如何保持平衡。 針對(duì)訓(xùn)練 1.如圖所示,用一細(xì)線懸掛一根粗細(xì)均勻的輕質(zhì)細(xì)麥秸稈,使其靜止在水平方向上,O為麥秸稈的中點(diǎn)。這時(shí)有兩只螞蟻同時(shí)從O點(diǎn)分別向著麥秸稈的兩端勻速爬行,在螞蟻爬行的過程中麥秸稈在水平方向始終保持平衡,則( C ) A.兩螞蟻的質(zhì)量一定相等 B.兩螞蟻的爬行速度大小一定相等 C.兩螞蟻的質(zhì)量與爬行速度大小的乘積一定相等 D.兩螞蟻對(duì)麥秸稈的壓力一定相等 【解析】根據(jù)杠桿平衡條件F1l1=F2l2,則螞蟻爬行時(shí)滿足G1l1=G2l2,得m1gv1t=m2gv2t,即m1v1=m2v2,C項(xiàng)正確。 2.如圖所示,小明用一可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的輕質(zhì)杠桿,將掛在杠桿下的重物提高,他用一個(gè)始終與杠桿垂直的力F,使杠桿由豎直位置緩慢轉(zhuǎn)到水平位置,在這個(gè)過程中此杠桿( B ) A.一直是省力的 B.先是省力的,后是費(fèi)力的 C.一直是費(fèi)力的 D.先是費(fèi)力的,后是省力的 【解析】由題意可知,動(dòng)力F的力臂保持不變,物體的重力G大小不變,在杠桿從豎直位置向水平位置轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中,重力的力臂逐漸增大,在阻力臂<動(dòng)力臂之前,杠桿是省力杠桿,在阻力臂>動(dòng)力臂之后,杠桿變?yōu)橘M(fèi)力杠桿。 3.( 2019·貴陽 )如圖所示是吊車正在起吊貨物的示意圖。該裝置通過液壓伸縮撐桿推動(dòng)吊臂并使吊臂繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),從而通過鋼繩將貨物緩慢吊起。假設(shè)撐桿對(duì)吊臂的作用力始終與吊臂垂直,僅通過轉(zhuǎn)動(dòng)吊臂提升貨物的過程中,下列分析正確的是( D ) A.撐桿對(duì)吊臂的作用力不斷增大 B.鋼繩對(duì)吊臂的作用力不斷增大 C.撐桿對(duì)吊臂的作用力的力臂不斷增大 D.鋼繩對(duì)吊臂的作用力的力臂不斷減小 【解析】伸縮撐桿對(duì)吊臂的支持力的作用點(diǎn)在吊臂上,方向垂直于吊臂向上,過支持力的作用點(diǎn),沿支持力的方向畫一條有向線段,用F表示,然后從支點(diǎn)O向力的作用線作垂線,L即為其力臂,如圖所示。吊車吊起貨物的過程中,阻力不變,阻力臂減小,動(dòng)力臂不變,根據(jù)杠桿平衡條件可知,動(dòng)力減小,所以支持力逐漸變小。綜上所述,D項(xiàng)正確。 4.如圖所示,質(zhì)量分布均勻的長(zhǎng)方體磚,平放在水平地面上,第一次用豎直向上的力F1作用于ab的中點(diǎn),第二次用豎直向上的力F2作用于bc的中點(diǎn),都使它們沿豎直方向慢慢向上移動(dòng)( ab<bc ),試推導(dǎo)出在上述過程中:F1=F2。 證明:第一次以長(zhǎng)方體磚與地面接觸的邊為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),根據(jù)杠桿的平衡條件有 F1×cb=mg×12cb 解得F1=12mg 同理,第二次有F2×ab=mg×12ab 解得F2=12mg 所以F1=F2 3